固態(tài)電池：臨界點的終極對決

如今固態(tài)電池領域愈發(fā)火熱，在市場的推動下，越來越多的玩家進入，并開啟新一輪競爭，期待盡快迎來固態(tài)電池商業(yè)化，助力新能源汽車發(fā)展。

發(fā)展風向標

中國科學院院士歐陽明高表示，按時間軸來看，未來電池材料體系的發(fā)展趨勢主要分為三個階段：2025年產(chǎn)業(yè)化目標是批量生產(chǎn)的電池普遍達到350瓦時/公斤，主要包括常規(guī)鋰離子電池材料、固液混合材料、鈉離子、鉀離子等液態(tài)電池材料體系。2030年的目標是達到400瓦時/公斤，全方位實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，該階段將實現(xiàn)液態(tài)到固態(tài)的過渡，包括液態(tài)高電壓、厚電極、少電解液;正極高鎳如Ni95，負極硅碳;以及準固態(tài)電池體系。2030年應該是轉(zhuǎn)向全固態(tài)電池發(fā)展的一個關鍵節(jié)點，預計國內(nèi)全固態(tài)電池占比不會超過1%。2035年的目標是達到500瓦時/公斤，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。包括全固態(tài)電池、鋰硫電池以及高容量富鋰錳基材料，而且電壓窗口會提高到5伏。但不是實車正常使用的，而是處于實驗室階段或者特殊用途的。

日前，伊維經(jīng)濟研究院副院長吳輝在接受記者采訪時表示，未來動力電池的發(fā)展方向中有三方面至關重要，在電解液方向上，固態(tài)電池是未來重要的發(fā)展方向;在正極材料方面，高鎳是電池能量密度進一步提升以及降成本的有效方式;在負極材料方面，硅碳負極可提升電池能量密度，將成為未來材料升級的方向。

一位動力電池領域?qū)＜以诮邮苡浾卟稍L時說道：“以后動力電池的重要發(fā)展方向還是固態(tài)電池。”

顯然，固態(tài)電池早已成為動力電池突破的風向標，同時也成為各企業(yè)追逐的下一個目標。因為固態(tài)電池的優(yōu)勢相比目前其他動力電池來說更勝一籌，它具有更高的安全性，以及高比能。相比目前最熱的4680大圓柱電池來說，仍然是動力電池中的佼佼者。

開辟新賽道

在今年年初，贛鋒鋰業(yè)與東風合作，固態(tài)電池首次裝車東風，東風E70電動車正式完成交付。清陶能源發(fā)布完成新一輪融資，主要投資方是上汽、北汽、國壽資本、國開制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級基金等，其中上汽為第二次參投，北汽則是第三次參投。3月24日，衛(wèi)藍新能源發(fā)生工商變更，其投資方增加了小米、華為等跨界造車新勢力。

近期炙手可熱的非4680大圓柱電池莫屬，特斯拉帶頭，眾多企業(yè)紛紛“下注”，欲搶跑新賽道。大圓柱電池熱鬧的同時，固態(tài)電池也絲毫沒有“懈怠”，眾車企近期接連發(fā)布純電動汽車事業(yè)領域的最新舉措，其中不乏固態(tài)電池的最新進展，勁頭十足。兩個目前都處于“神秘期”的動力電池，也在暗暗進行著一場較量。相信很多人都很好奇，兩者相比，到底哪個更勝一籌?

清陶(昆山)能源發(fā)展有限公司總經(jīng)理李崢告訴記者：“4680電池與固態(tài)電池沒法做比較。因為固態(tài)電池是材料體系上的創(chuàng)新，4680大圓柱電池是形狀上的改變。4680本質(zhì)上是液態(tài)電池，是三元鋰電池的一種類型。目前液態(tài)電池最高能量密度的是NCM811高鎳電池，但是其安全系數(shù)不夠，容易造成熱失控，導致起火等問題。但是對固態(tài)電池來說，一切都處在起跑線，一切皆有可能，高鎳8系材料如果用到固態(tài)電池中將會相對穩(wěn)定，甚至可以搭載9系高鎳材料，而且在形狀上也可以進行創(chuàng)新。固態(tài)電池是一個新賽道，而不是階段性的一個產(chǎn)品，其電解質(zhì)安全性更高，正負極材料選擇性更大。

中國科學院物理研究所研究員李泓表示，固態(tài)電池有可能在一些方面具有優(yōu)勢：首先是能夠充電到更高的電壓，正極材料不容易析氧，負極可以含有金屬鋰，不容易和鋰持續(xù)發(fā)生副反應，也不容易熱失控，不容易脹氣，高溫穩(wěn)定性好。這些優(yōu)點使得固態(tài)電池的電芯有可能具備本質(zhì)安全的特性，可以把電芯容量尺寸做大、能量密度提高、模組集成效率提高，允許更高的充放電倍率和高溫運行，支持絕熱和自加熱的熱管理。電芯做大以后也方便植入多元傳感器，同時具有超長的循環(huán)壽命。另外，因為固態(tài)電解質(zhì)沒有持續(xù)副反應，整個材料體系對雜質(zhì)不敏感，同時也更方便地支持干法電極工藝，有可能簡化后段工藝，也更支持預鋰化工藝，從而提高生產(chǎn)效率，顯著降低電池的成本。

半固態(tài)先行

4月11日，日產(chǎn)正式公布疊層軟包全固態(tài)電池電芯的試點生產(chǎn)設施，并計劃在2028年實現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產(chǎn)，同年將推出首款搭載獨創(chuàng)全固態(tài)電池的電動車型。4月12日，本田汽車發(fā)布將在2020年代后半期，加快新一代電池的自主研發(fā)，并計劃投資約430億日元，為目前正在開發(fā)的全固態(tài)電池建設示范生產(chǎn)線，建成投產(chǎn)后，計劃用于2020年代后半期推出的車型中。此前，蔚來發(fā)布150kWh固態(tài)電池，可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，突破1000km續(xù)航，預計2022年第四季度開始交付。眾車企都緊盯固態(tài)電池，距離目標Deadline臨近，固態(tài)電池發(fā)展如何?

李崢向記者介紹了固態(tài)電池的進化可能會經(jīng)歷三代，第一代能量密度在360-370Wh/kg，液體的含量是現(xiàn)有液態(tài)電池的一半;第二代能量密度可達400-500Wh/kg，液體含量占電池整體僅3%左右;第三代將是全固態(tài)電池，能量密度目標達到500Wh/kg以上。固態(tài)電池的量產(chǎn)也需要對產(chǎn)業(yè)鏈進行培育，目前可以實現(xiàn)量產(chǎn)的是第一代，也可以叫做半固態(tài)電池，基于傳統(tǒng)動力電池產(chǎn)業(yè)鏈70%可以延用，30%需要創(chuàng)新，第二代固態(tài)電池在產(chǎn)業(yè)鏈設備方面就需要進行70%的創(chuàng)新。同時生產(chǎn)規(guī)?；€不夠，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化還需要時間。但固態(tài)電池的優(yōu)勢顯而易見，更高的安全性和能量密度，同時在制程上的減少，可以實現(xiàn)動力電池一致性的提高和制造成本的降低。目前可以實現(xiàn)量產(chǎn)的半固態(tài)電池相較普通方形液態(tài)電池來講，成本方面持平，同等體積下電量可提升35%左右。

贛鋒鋰業(yè)市場總監(jiān)孫一帆在接受記者采訪時表示，固態(tài)電池的商業(yè)化是個漫長的過程，除了整個行業(yè)都缺乏一次甚至數(shù)次革命性的技術突破外，在全固態(tài)電池的材料路線、生產(chǎn)工藝選擇上，也面臨著很多不確定性。不過也有可以期待的點，如今固態(tài)電池領域愈發(fā)火熱，在市場的推動下，相信隨著越來越多的玩家進入，能更早迎來固態(tài)電池商業(yè)化的一天。目前看來，就車用動力電池而言，半固態(tài)從技術與生產(chǎn)的角度已經(jīng)具備商業(yè)化的能力，由于其更加安全的特性，是目前綜合性能最適合的產(chǎn)品，相對全固態(tài)在成本、倍率、車況下循環(huán)壽命方面具備優(yōu)勢，不是一個簡單的過渡態(tài)，相當長時間內(nèi)都會有市場應用。

新能源汽車的發(fā)展離不開動力電池的創(chuàng)新，更需要電化學體系上的創(chuàng)新，除了高比能，安全是關乎駕乘安全的核心話題。固態(tài)電池憑借其優(yōu)勢開辟動力電池產(chǎn)業(yè)新賽道，受到市場廣泛關注，期待其上車后的精彩表現(xiàn)。